ENSEIGNER
dimanche 19 novembre 2017
icar Vesion anglaise

THEME: Transformation chimique et avancement
  -  _ (Anciens programmes)  -  Chimie

Activité 2: 2ème partie : préparations de solutions

 

2.1 Dissolution (voir fiche méthode page 336, Hatier 2nde édition 2004)

- Peser dans une coupelle m  = 0,50 g de sulfate de cuivre hydraté (solide), ce qui correspond à une quantité de matière n = 2,0.10−3 mol.

- Introduire le solide bleu dans une fiole jaugée de 50 mL, rincer la coupelle en versant les eaux de rinçage dans la fiole.

- Remplir la fiole à moitié avec de l’eau et agiter à la main.

- Compléter avec de l’eau au trait de jauge, boucher la fiole qu’on agite ensuite par renversement.

2.2 Dilution (voir fiche méthode page 124, Hatier 2nde édition 2004)

- Verser le contenu de la fiole dans un bécher et en prélever V1 = 20,0 mL à l’aide d’une pipette jaugée et d’une poire d’aspiration.

- Introduire ce prélèvement dans une fiole jaugée de volume V2 = 50,0 mL.

- Remplir la fiole à moitié avec de l’eau et agiter à la main.

- Compléter avec de l’eau au trait de jauge, boucher la fiole qu’on agite ensuite par renversement.

 

  1. Quelle est la quantité de matière de soluté dans le prélèvement de 20,0 mL ?
  2. Quelle est la quantité de matière de soluté dans la deuxième fiole jaugée de 50 mL ?
  3. On représente cette fiole comme ci-dessous (à droite), et les entités du sulfate de cuivre par un petit rond.

-  Représenter (schéma du milieu) le niveau de liquide dans cette fiole ainsi que les entités chimiques après l’introduction du prélèvement de 20 mL (avant d’ajouter l’eau).

- Représenter les entités chimiques dans la pipette.

- Représenter ensuite le contenu du bécher (niveau de liquide et entités chimiques) avant d’effectuer le prélèvement. Indiquer en légende le nombre d’entités représentées.

- Ces représentations sont-elles en accord avec les calculs des questions a et b ? Si ces calculs sont incorrects, les refaire ci-dessous.

 

 


But: 2ème partie : préparations de solutions

a. Cette question doit permettre à l’élève de comprendre ce qui s’est passé pendant son protocole. On travaille sur n, sans parler de C.

b. Les élèves doivent comprendre qu’un ajout d’eau ne change pas la quantité de matière de soluté (voir modèle – règle 5). Pour répondre correctement à cette question, il faut comprendre ce qu’il se passe en solution. C’est ici qu’on espère que le travail sur la représentation va commencer à prendre son sens. Si ce n’est pas le cas, la question c permet à l’élève d’établir un lien entre le contenu de la solution et la représentation.

c. Ce travail sur les représentations permet à l’élève de donner du sens à la dissolution et à la dilution. En dessinant, l’élève est obligé de comprendre et utiliser dans une autre situation la représentation proposée.

L’élève doit ici réfléchir aux différentes quantités de matière et aux différents volumes mis en jeu. Ceci prépare la partie 3 sur la concentration.

La dernière question donne la possibilité à l’élève de revenir sur ses réponses précédentes.

Comportement des élèves: 2ème partie : préparations de solutions

Dans le protocole, on donne la masse pour effectuer la pesée et la quantité de matière pour répondre aux questions sans avoir recours au calcul. En effet, l’objectif n’est pas ici de faire utiliser les relations mathématiques aux élèves, mais plutôt de leur faire se représenter ce qu’il y a dans le bécher. Les exercices d’application permettront au professeur de faire utiliser les formules aux élèves.

a.

 

Détail de la réponse

Pourcentage

Réponses correctes (87%)

Proportionnalité de n

75%

Proportionnalité en m

8 %

Autre

4%

 

 

 

Réponses fausses (13%)

Réponse en concentration et non en quantité de matière (ex : C = n/V = 0,060 mol/L)

7%

Autre (division par les volumes de solution dans le bécher et la fiole, …)

6%

 

b. Les élèves font souvent fonctionner machinalement une proportionnalité. C’est une certaine forme de « contrat » : le professeur donne des valeurs, les élèves s’en servent en utilisant la méthode qu’ils connaissent le mieux : la proportionnalité. 

 

Détail de la réponse

Nombre

Réponses correctes (45%)

Même quantité en masse

13%

Même quantité en « mol »

32%

 

 

 

Réponses fausses (55%)

Confusion quantité de matièrev- concentration avec un « n » correct

6%

Proportionnalité avec le volume de la fiole jaugée (50.1,8.10–3/30 = 0,3.10–2 mol)

27%

Utilisation du volume de la fiole avec la masse ou la quantité de matière de la question précédente

15%

Autre

7%

c. Un travail parfois demandé aux élèves est de partir d’une représentation d’une solution et de dessiner la composition de la solution après dilution. Ici, on donne la composition finale, et on demande à l’élève de dessiner le contenu de la solution de départ. Ceci nécessite une compréhension complète de la situation, et une distinction nette entre dissolution et dilution.

Répartition des représentations dessinées par les élèves

Environ 60% des élèves représentent le bon nombre de ronds dans la fiole jaugée, 30% dans le bécher et seulement 25% le bon nombre de ronds dans les deux récipients. C’est une première étape. Des exercices sur le même calque permettront aux élèves de progresser.

Les élèves reviennent peu sur leur réponse et ils trouvent souvent qu’il y a une cohérence entre la représentation et les calculs, mais si ce n’est pas vrai.

Corrigé: 2ème partie : préparations de solutions

a. La quantité de sulfate de cuivre hydraté placée dans la fiole jaugée de 50mL est n = 2,0.10−3 mol, donc dans le prélèvement de 20mL, il y a une quantité de matière de 2,0.10−3.20/50 = 8,0.10−4 mol.

b. L’ajout d’eau ne change pas la quantité de matière de soluté, donc n = 8,0.10–4 mol.

c. Entre la fiole du milieu et celle de droite, il n’y a qu’un ajout d’eau, donc le nombre de ronds est le même (8). Par contre, le niveau du liquide est aux 2/5.

Dans la pipette jaugée, il y a la même quantité de matière que dans la fiole du milieu, ce qui est représenté par 8 ronds.

Puisque le volume de la solution contenue dans la pipette est de 20mL, alors que le volume du bécher est de 50mL, c’est que ce dernier contient 8x5/2 = 20 ronds.